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Estudio del proceso de desnitrificaci�n de aguas residuales: Un caso en la industria alimentaria

 

Study of wastewater denitrification process: A case in the food industry

 

Estudo do processo de desnitrifica��o de �guas residuais: Um caso na ind�stria alimentar

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: gerardo.leon@espoch.edu.ec

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas ���

Art�culo de Investigaci�n

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* Recibido: 23 de diciembre de 2022 *Aceptado: 12 de enero de 2023 * Publicado: 08 de febrero de 2023

 

1. Doctor en Qu�mica, Master en protecci�n Ambiental, Docente investigador Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, (ESPOCH), Riobamba, Ecuador
2. Ingeniera en Biotecnolog�a Ambiental, M�ster Universitario en Gesti�n Ambiental y Energ�tica en las Organizaciones, Docente investigador Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, (ESPOCH), Riobamba, Ecuador
3. �Doctor en Qu�mica, Docente Investigador Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, (ESPOCH), Riobamba, Ecuador.

Resumen

Se llev� a un estudio t�cnico para evaluar el proceso de desnitrificaci�n y de nitrificaci�n de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales perteneciente a una empresa de la industria alimentaria ubicada en la ciudad de Ambato, para conocer su eficiencia en la remoci�n de compuestos nitrogenados. Se determinaron par�metros f�sico-qu�micos y operativos para comprender su desarrollo, obteniendo como resultado un aumento del 3.4% en el caudal que limitaba el tiempo de detenci�n hidr�ulico, as� como una mejora en la eficiencia del reactor del 17.9% al 31.4% cuando se modific� el ox�geno disuelto que se encontraba por debajo de la referencia. La evaluaci�n microbiana se lo realiz� cualitativamente, siendo el incremento de OD ligero en la concentraci�n de organismos filamentosos, con densidad y presencia en el fl�culo; mientras que los ciliados se mantuvieron en una cantidad m�nima.

Palabras Clave: desnitrificaci�n; aguas residuales; evaluaci�n microbiana; industria; alimentos.

 

Abstract

A technical study was carried out to evaluate the denitrification and nitrification process of a Wastewater Treatment Plant belonging to a food industry company located in the city of Ambato, to know its efficiency in the removal of nitrogenous compounds. Physicochemical and operational parameters were determined to understand its development, obtaining as a result an increase of 3.4% in the flow that limited the hydraulic detention time, as well as an improvement in the efficiency of the reactor from 17.9% to 31.4% when it was modified. dissolved oxygen that was below the reference. The microbial evaluation was carried out qualitatively, with the slight increase in OD in the concentration of filamentous organisms, with density and presence in the floc; while the ciliates were kept in a minimal quantity.

Keywords: denitrification; sewage water; microbial evaluation; industry; food.

 

Resumo

Foi realizado um estudo t�cnico para avaliar o processo de desnitrifica��o e nitrifica��o de uma Esta��o de Tratamento de �guas Residuais pertencente a uma empresa da ind�stria alimentar localizada na cidade de Ambato, para conhecer a sua efici�ncia na remo��o de compostos azotados. Par�metros f�sicos e operacionais foram determinados para entender seu desenvolvimento, obtendo como resultado um aumento de 3,4% na vaz�o que limitou o tempo de deten��o hidr�ulica, bem como uma melhora na efici�ncia do reator de 17,9% para 31,4% quando foi modificado. oxig�nio dissolvido que estava abaixo da refer�ncia. A avalia��o microbiana foi realizada qualitativamente, com leve aumento de DO na concentra��o de organismos filamentosos, com densidade e presen�a no floco; enquanto os ciliados foram mantidos em quantidade m�nima.

Palavras-chave: desnitrifica��o; �guas residuais; avalia��o microbiana; ind�stria; comida.

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Introducci�n

La desnitrificaci�n es un proceso en el que se reduce la cantidad de nitr�geno contenido en las aguas residuales. El nitr�geno es un elemento esencial para la vida, pero cuando hay demasiado en el agua, puede afectar a los organismos acu�ticos, la calidad del agua y la salud humana. La desnitrificaci�n es una etapa clave en el tratamiento de aguas residuales y es una parte importante de la descontaminaci�n de los ecosistemas acu�ticos. Durante el proceso de desnitrificaci�n, los compuestos nitrogenados se reducen a sus formas menos t�xicas, como el nitrato y el nitrito. Se usan microorganismos para llevar a cabo el proceso, ya que son capaces de descomponer los compuestos nitrogenados y convertirlos en nitr�geno gaseoso o nitrato. Esto se conoce como desnitrificaci�n biol�gica. Estos microorganismos consumen ox�geno del agua mientras realizan el proceso, por lo que es necesario asegurarse de que hay suficiente ox�geno disponible para que sea eficiente (S�nchez-Balseca et al., 2019). Existen varios m�todos de desnitrificaci�n, que incluyen desnitrificaci�n aer�bica, anaer�bica, biof�lmica y biol�gica. La desnitrificaci�n aer�bica se lleva a cabo en un biopel�cula, donde se oxida el nitr�geno con el ox�geno disuelto en el agua. La desnitrificaci�n anaer�bica se lleva a cabo en ausencia de ox�geno y se usa una soluci�n de nitrato para reducir el nitr�geno. La desnitrificaci�n biof�lmica se lleva a cabo en una superficie s�lida, como una placa de metal, y usa microorganismos para reducir el nitr�geno. La desnitrificaci�n biol�gica se lleva a cabo en un medio l�quido y usa bacterias para reducir el nitr�geno. Los procesos de desnitrificaci�n son sustanciales para la descontaminaci�n de los ecosistemas acu�ticos y ayudan a reducir el nitr�geno en el agua a un nivel seguro para los organismos acu�ticos. Tambi�n ayudan a mejorar la calidad del agua y a prevenir la eutrofizaci�n, que es el exceso de nitr�geno en el agua que puede provocar la muerte de los organismos acu�ticos. Igualmente previene la contaminaci�n de los cuerpos de agua por nitratos, ya que la reducci�n del nitr�geno en el agua reduce el riesgo de contaminaci�n por nitratos (Carvajal Ald�s, 2019).

En este mismo sentido, los nitratos (NO3) se reducen a nitritos (NO2) como parte del ciclo del nitr�geno.

El proceso se lleva a cabo por microorganismos anaerobios, como bacterias desnitrificantes, en un ambiente carente de ox�geno. Estos organismos utilizan el nitrato como fuente de energ�a, oxidando los nitratos para liberar energ�a y liberar nitritos como producto final. Esta reacci�n es reversible, lo que significa que los nitritos tambi�n pueden ser oxidados a nitratos, permitiendo que el ciclo del nitr�geno se mantenga. Cuando la desnitrificaci�n se realiza v�a nitritos, el proceso comienza con la oxidaci�n de nitritos a nitratos. Esto es llevado a cabo por una variedad de bacterias anaerobias, como las Pseudomonas spp., que utilizan nitrito como sustrato y nitrato como producto final. Una vez que se produce la oxidaci�n, los nitratos se reducen a nitritos con la ayuda de la enzima nitrito reductasa. Esta enzima es producida por bacterias anaerobias como Thiobacillus spp., que utilizan el nitrito como sustrato y producen nitrato como producto final. Una vez que el nitrito ha sido reducido a nitrato, los nitratos pueden ser utilizados por las plantas como una fuente de nitr�geno para su desarrollo. Esto permite que el nitr�geno se cierre en el ciclo del nitr�geno y evita que los nitratos se vuelvan a liberar al medio ambiente. La desnitrificaci�n v�a nitrito es un proceso para la reducci�n de la contaminaci�n por nitratos en los ecosistemas acu�ticos. Esto se debe a que los nitratos pueden contribuir a la eutrofizaci�n, lo que reduce la biodiversidad y la calidad del agua. Por lo tanto, la desnitrificaci�n v�a nitrito es una herramienta importante para el control de la contaminaci�n por nitratos. Adem�s, la desnitrificaci�n v�a nitrito tambi�n es un proceso para el tratamiento de aguas residuales. Esto se debe a que los nitratos pueden ser t�xicos para los humanos y la desnitrificaci�n permite reducir los niveles de nitrato a un nivel seguro (Chhetri et al., 2022; M�rquez Fontalvo, 2021; Zhang et al., 2019) Se lleva a cabo por bacterias anaerobias, como Pseudomonas spp. y Thiobacillus spp., que utilizan nitrito como sustrato y nitrato como producto final. Esto permite que el nitr�geno se cierre en el ciclo del nitr�geno y se evite la eutrofizaci�n de los ecosistemas acu�ticos. Adem�s, la desnitrificaci�n v�a nitrito tambi�n permite reducir los niveles de nitratos a un nivel seguro para la salud humana(Song et al., 2021; Xi et al., 2022).

 

 

Aguas residuales

Por su parte, las aguas residuales son aquellas que se generan como resultado de la actividad humana, como el agua de lavado, el agua de cocina, el agua de lluvia o el agua de lluvia. Estas aguas contienen desechos que pueden ser peligrosos para el medio ambiente y la salud humana si no se tratan correctamente. Estas aguas contienen una gran cantidad de sustancias qu�micas, org�nicas e inorg�nicas, que pueden causar da�os a la flora y fauna acu�ticas, contaminar el agua potable y afectar la salud humana. Estas sustancias pueden incluir nitratos, sulfatos, f�sforo, metales pesados, compuestos org�nicos vol�tiles, pesticidas, fertilizantes, plaguicidas y otros compuestos t�xicos. Pueden ser tratadas en plantas de tratamiento de aguas residuales. Estas plantas usan diversas t�cnicas para tratarlas y eliminar los contaminantes. Estas t�cnicas incluyen la filtraci�n, el tratamiento biol�gico, el tratamiento qu�mico, el tratamiento f�sico y la desinfecci�n. Es significativo destacar que el tratamiento de aguas residuales no siempre es suficiente para eliminar todos los contaminantes (Norton & Ouyang, 2019; Thakur et al., 2023; Wu et al., 2020) Por lo tanto, se debe controlar el flujo de las aguas residuales para evitar la contaminaci�n de los cuerpos de agua. Esto se puede lograr mediante la construcci�n de sistemas de alcantarillado adecuados y la conexi�n de los edificios a la red de alcantarillado. Es importante que todos los pa�ses tomen medidas para reducir la cantidad de aguas residuales generadas. Esto se puede lograr mediante el uso de tecnolog�as de bajo impacto, la reducci�n de la producci�n de desechos, el reciclaje y el uso de tratamientos adecuados. Tambi�n, que se establezcan leyes y normas para controlar la calidad de las aguas residuales. Esto ayuda a garantizar que los cuerpos de agua se mantengan saludables y seguros para la vida acu�tica y la salud humana(Pimiento & C�rdenas, 2021).

Las aguas residuales de las industrias alimentarias son uno de los principales problemas ambientales a los que se enfrentan hoy en d�a. Estas aguas, que se generan durante el procesamiento de alimentos, contienen una gran cantidad de sustancias qu�micas, bacterias, nutrientes y otros productos qu�micos. Estas aguas son una fuente sustancial de contaminaci�n de los suelos y aguas superficiales. En las industrias alimentarias contienen una gran cantidad de compuestos org�nicos vol�tiles, como grasas, aceites, detergentes, colorantes y pesticidas. Estos compuestos se acumulan en los cuerpos de agua y pueden afectar la calidad del agua. Adem�s, los nutrientes contenidos en las aguas residuales pueden aumentar la eutrofizaci�n de los cuerpos de agua, lo que afecta la calidad de vida de los organismos acu�ticos, contienen microorganismos, como bacterias y virus. Estos microorganismos pueden ser muy t�xicos y pueden afectar a los seres humanos, as� como a los animales y al medio ambiente. Las bacterias, en particular, pueden multiplicarse y contaminar los alimentos, lo que puede ser potencialmente peligroso para la salud humana(Cruz M�ndez, 2021).

Por lo tanto, las industrias alimentarias deben ser responsables y controlar la calidad de sus aguas residuales para evitar la contaminaci�n de los suelos y aguas superficiales. Las industrias alimentarias deben tener en cuenta la legislaci�n aplicable y tomar las medidas necesarias para asegurar que sus aguas residuales se traten adecuadamente antes de que sean descargadas a los cuerpos de agua. Esto incluye el uso de equipos y procesos de tratamiento adecuados para reducir la cantidad de sustancias t�xicas presentes en las aguas residuales. Las industrias alimentarias tambi�n deben establecer procedimientos para evitar la contaminaci�n de las aguas residuales. Esto incluye el control de la entrada de materias primas, el aseguramiento de un procesamiento seguro y eficiente de los alimentos, el uso de equipos y procesos de limpieza apropiados y el uso de sistemas de almacenamiento seguros para prevenir la contaminaci�n de los alimentos. Las aguas residuales de las industrias alimentarias son un problema ambiental que debe ser abordado adecuadamente para asegurar la salud y el bienestar de los seres humanos y el medio ambiente. Es crucial que las industrias alimentarias tomen medidas para asegurar que sus aguas residuales se traten adecuadamente antes de que sean descargadas a los cuerpos de agua. Adem�s, que estas industrias deben establecer procedimientos para minimizar la contaminaci�n de las aguas residuales(Carvajal Ald�s, 2019; Neogi et al., 2021).

En este mismo sentido, Xi et al. (2022), determinaron que, los procesos de nitrificaci�n y desnitrificaci�n secuenciales, tradicionalmente utilizados para la eliminaci�n biol�gica de nitr�geno, han sido recientemente complementado por otras t�cnicas novedosas. Estas incluyen la oxidaci�n anaer�bica del amon�aco (anammox), la oxidaci�n completa del amon�aco a nitrato en un organismo (comammox), la nitrificaci�n heterotr�fica y la desnitrificaci�n aer�bica (HN-AD), y la reducci�n disimilatoria del nitrato a amonio (DNRA). Entre estas �ltimas, se destaca la HN-AD, que presenta numerosas ventajas, permitiendo la eliminaci�n de nitr�geno en un solo paso, bajo condiciones aer�bicas en presencia de carbono org�nico.

Bajo esta perspectiva, se presenta este estudio centrado en el proceso de desnitrificaci�n en la planta de tratamiento aguas residuales de una industria alimentaria ubicada en el Cant�n Ambato.

 

Materiales y m�todos

Para este estudio se examin� el sistema de tratamiento de aguas residuales de la empresa alimenticia. Dicho sistema es electr�nicamente sistematizado; constituido de tratamientos f�sicos, qu�micos y biol�gicos, incluyendo el manejo de lodos hasta su disposici�n final. La figura 1 muestra el esquema de la planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa.

 

Etapa de tratamiento preliminar

 

Figura 1: Esquema simple de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales

 

Fuente: Carvajal Ald�s (2019)

 

Conociendo el esquema de la planta de tratamiento se determin� los procesos que se cumplen en cada fase, en el tratamiento preliminar las part�culas m�s grandes son capturadas y eliminadas con objeto de entrar en una rutina de recuperaci�n de residuos, que luego se dirige a un tanque pre-homogeneizador donde se combinan todos los desechos de los procesos de fabricaci�n. En el tratamiento f�sico- qu�mico el efluente tamizado se bombea hacia un filtro rotatorio con una malla de 0.1 mm, y luego se env�a a un tanque estabilizador de pH. La Unidad de Flotaci�n por Aire Disuelto (DAF) produce micro burbujas de 20-40 μm para aumentar la fuerza de ascenso de los pol�meros de tama�o similar o mayor. Estas micro burbujas se pegan a los fl�culos, haciendo que las m�s ligeras se levanten r�pidamente desde la superficie de la DAF. Los s�lidos pesados no se ven afectados por estas burbujas, y se acumulan en el fondo, de donde se eliminan con un tornillo de descarga autom�tico. En el tratamiento biol�gico el agua residual pasa a un tanque conocido como "contacto" o "selector", que impide el desarrollo de bacterias filamentosas y estimula el crecimiento de bacterias floculadas. Luego, el efluente se bombea hacia la etapa de desnitrificaci�n an�xica del reactor biol�gico de flujo continuo, en donde se mezcla el agua con el llamado "licor de mezcla". Finalmente, este l�quido es impulsado hacia la fase aer�bica.

Posteriormente, en el sedimentor secundario la unidad DAF "Bioflot" recibe el agua del sistema biol�gico para separar la biomasa del efluente. Una parte de los lodos extra�dos se recircula al sistema biol�gico para mantener la cantidad adecuada de biomasa, mientras que la otra fracci�n se env�a al tanque de lodos. Despu�s de separar la biomasa del agua, esta �ltima se dirige a un tanque de nivel; parte de esta se recircula al proceso de producci�n y la otra se descarga al r�o.

Con respecto al manejo de� lodos qu�micos y biol�gicos son capturados en una unidad de espesamiento antes de ser deshidratados utilizando un filtro de banda. Los lodos resultantes se almacenan en un dep�sito y luego se env�an al GIDSA y a un proveedor de lodos que se transforman en compost, ya que son considerados no peligrosos.

 

Puntos de muestreo

Se consideraron 4 puntos de muestreo (P1, P2, P3 Y P4),� se recolectaron muestras del P1 cada hora durante 24 horas para crear una muestra compuesta. Las muestras del P2, P3 y P4 fueron tomadas de forma individual y �nica. Los recolectores trabajaron durante un mes y medio, depositando las muestras en recipientes de pl�stico identificados con una capacidad de 1 litro.

Se recurri� al uso del Color�metro HACH, junto con otros dispositivos en el laboratorio de Gesti�n Ambiental y Control de Calidad de la Empresa, para llevar a cabo las t�cnicas anal�ticas necesarias para caracterizar f�sico-qu�micamente el efluente.

• Definici�n de los par�metros operacionales
• Se determinaron los siguientes par�metros:
• Determinaci�n del caudal (m3/d)
• Determinaci�n del pH
• Determinaci�n del Ox�geno Disuelto � OD (mg/L)
• Determinaci�n de MLSSV (S�lidos Suspendidos Vol�tiles en el Licor Mezcla)
• Determinaci�n del Tiempo de detenci�n hidr�ulico (TDH)
• Determinaci�n del Tiempo de Retenci�n Celular (TRC o θc)
• Determinaci�n de la Carga M�sica (Relaci�n F/M)
• Determinaci�n del V30 (S�lidos Suspendidos mediante prueba volum�trica) (ml/L)
• Determinaci�n del �ndice Volum�trico de Lodos (IVL)

 

Determinaci�n de la eficiencia del proceso de nitrificaci�n y desnitrificaci�n

Se consideraron las variantes de los compuestos nitrogenados como NO2-, NO3- y N-NH3 seg�n los sitios de muestreo identificados. La eficacia se evalu� con la aplicaci�n de la siguiente f�rmula:

Donde:

%𝑁𝑂2−= Eficiencia de remoci�n de los 𝑁𝑂2− (%)

𝑁𝑂2 𝑒−= Nitritos en la entrada al reactor (mg/L)

𝑁𝑂2 𝑠−= Nitritos a la salida del reactor (mg/L). Se realiz� el mismo procedimiento para cadauno de los compuestos establecidos.

 

Evaluaci�n de la poblaci�n microbiana

Mediante la t�cnica de microscop�a de campo claro se observaron fl�culos y microorganismos presentes en la muestra y se clasific� en dos criterios: regular y irregular. Adem�s, se identific� la estructura del fl�culo en tres categor�as (compacta, media y abierta). Para la identificaci�n de organismos depuradores se emple� la Gu�a metodol�gica para la elaboraci�n de an�lisis microbiol�gicos de fangos activos de E.D.A.R.s propuesta por Grupo de Bioindicaci�n de Sevilla (2009).

 

Resultados

En la Tabla 1 se presentan las variaciones entre los par�metros de dise�o y los resultados f�sico-qu�micos e hidr�ulicos del efluente que se est� tratando actualmente. El diagn�stico inicial de la PTAR realiz� una comparaci�n entre ellos.

 

 

Tabla 1: Par�metros de dise�o y actuales de la PTAR

 

Fuente: Carvajal Ald�s (2019)

 

El aumento en el caudal del efluente, as� como los cambios en la variabilidad f�sico-qu�mica, est�n relacionados en gran medida con la mezcla de materia prima, que consiste en carnaza seca y carnaza fresca. Esto ha provocado un aumento del caudal del efluente que llega a la PTAR del 82 m3/d, lo que representa un incremento del 3.4% con respecto al caudal de dise�o. Adem�s, esto ha causado una disminuci�n en el tiempo de retenci�n en el reactor de 0.75 d. En cuanto a la caracterizaci�n f�sico-qu�mica, se ha observado un aumento en la concentraci�n de NTK y N-NH3, lo que representa una disminuci�n en la eficiencia de remoci�n de estos componentes.

Igualmente, se llev� a cabo un an�lisis de los datos operacionales de la PTAR para identificar las variables que afectan directamente el proceso de nitrificaci�n/desnitrificaci�n. Para ello, se realiz� una revisi�n bibliogr�fica para establecer los par�metros de operaci�n �ptimos y contrastarlos con los valores actuales, como consta en la tabla 2.

 

Tabla 2: Diagn�stico operacional de la PTAR

Fuente: Carvajal Ald�s (2019)

 

Se observaron diferencias entre los par�metros obtenidos en los resultados y los valores referenciales. Por lo tanto, se examin� si estas variaciones eran viables en relaci�n al desempe�o real de la PTAR, objeto de estudio. Los par�metros que difieren se listan y desarrollan a continuaci�n.

OD (Ox�geno Disuelto): Se puede concluir que es necesario aumentar la concentraci�n de Ox�geno Disuelto (OD) para evaluar su efecto en la disminuci�n de N-NH3 durante la nitrificaci�n, as� como tener en cuenta el costo econ�mico que implica el aumento de la aireaci�n en el reactor biol�gico y el impacto de la concentraci�n de OD en la etapa de desnitrificaci�n.

La relaci�n C:N: La relaci�n C:N del agua que ingresa al tanque an�xico es de 4.51, superior al valor de 2.86 para la desnitrificaci�n, sin embargo, la DQO del efluente de descarga es aceptable, lo que indica que el carbono residual del proceso de desnitrificaci�n es consumido por las bacterias aut�trofas encargadas de la nitrificaci�n. Esta variable no se puede modificar ya que proviene del efluente tratado.

Edad del fango: Con respecto a la edad del fango es superior a la referencia establecida. Aunque sea posible modificar esta variable, se debe mantener el criterio de operaci�n sin a�adir la eliminaci�n de lodos para conservar la consistencia con la bibliograf�a.

MLSSV y IVL: El nivel de MLSSV se mantiene constante durante todo el proceso del reactor, con una cantidad de 4400 mg/L. Esto difiere del valor estipulado por la bibliograf�a ya que, cuando se opera con una MLSSV de 3500 mg/L, se genera una mayor concentraci�n de DQO en la descarga. El IVL promedio de 54.6 < 100, indica una buena sedimentabilidad de los lodos.

 

Modificaci�n de par�metros operacionales �

Con el fin de mejorar la remoci�n del N-NH3 se realiz� una modificaci�n en la concentraci�n de OD considerado como factor limitante en la balsa de aireaci�n. Manteniendo el aireador 1 y 2 encendidos, y el aireador 3 prendiendo 15 minutos en intervalos de 120 min durante un periodo de 15 d�as. Para mantener uniformes las dem�s variables operacionales se ajustaron de acuerdo al caudal tratado diario. El resultado de esta modificaci�n se evidenci� en el Gr�fico 2 por la evoluci�n de la concentraci�n de OD con un promedio de 4.7 mg/L OD en el reactor aerobio. Se recopilaron datos sobre los compuestos nitrogenados NO2-, NO3- y N-NH3 en los diversos lugares establecidos para examinar c�mo se desarrollaban.

Se observ� que al aumentar la aireaci�n en el reactor con una concentraci�n de OD de 1.7 mg/L para N-NH3, la eficiencia promedio de remoci�n aument� de 17.9% a 31.4%, un aumento de 13.5%, obteniendo una concentraci�n de descarga de 160 mg/L de N-NH3.

 

 

 

 

 

 

Figura 2: Variaci�n de la concentraci�n de OD en el reactor aerobio

Fuente: Carvajal Ald�s (2019)

 

Igualmente, con la modificaci�n en la aireaci�n se observ� un aumento en las concentraciones de NO₂^-, y NO₃^- en el reactor, que constituye un incremento de 2.85 mg/L de NO₃^- y de 2.55 mg/L de NO₂^.

Por su parte, la modificaci�n de la aireaci�n se tradujo en un aumento en las concentraciones de NO2- y NO3- en el reactor, con un incremento de 2.85 mg/L de NO3- y 2.55 mg/L de NO2- . La zona de desnitrificaci�n se mantuvo en condiciones an�xicas, con una eficiencia de remoci�n de 85% en NO3- y 75% de NO2.

Con respecto a la evaluaci�n microbiana revel� un fl�culo de forma irregular abierta. La dispersi�n normal indica que el lodo se encuentra en buenas condiciones. Los filamentos peque�os presentes sugieren la presencia de Nocardia sp., lo que indica que el lodo puede ser viejo (aproximadamente 10 d�as).

 

Figura 3: Fl�culo abierto irregular y dispersi�n normal.

Fuente: Carvajal Ald�s (2019)

 

Asimismo, se detectaron algunas especies espec�ficas que indican la eliminaci�n de sustancias org�nicas en relaci�n a la gran variedad de microorganismos, como se muestra en la figura 4.

Se hall� la presencia de Arcella hemispha�rica (A), una amiba que prospera en ambientes con nitrificaci�n. Alrededor del fl�culo, se notaron ciliados libres y m�viles (B), indicando una calidad aceptable del lodo y el efluente. Asimismo, adheridos al fl�culo hab�a ciliados pedunculados como Vorticella sp. y Opercularia sp. (C-D). Estas especies son normales cuando el tratamiento se realiza correctamente, dado que su agarre les da una ventaja adaptativa. Al mismo tiempo, desempe�an un importante papel equilibrador al ser depredadores de ciliados libres y bacterias no floculadas, adem�s de nutrirse de materia org�nica, como Naegleria aqualitis (E). Los cilios vac�os de Vorticella sp. aparecen en ambientes de baja concentraci�n de ox�geno o con presencia de sustancias t�xicas, mientras que un elevado n�mero de Opercularia sp. puede generar una saturaci�n de materia org�nica, lo que impide la sedimentabilidad del fl�culo.

 

Figura 4:� Microorganismos observados en el reactor biol�gico A) Arcella hemispha�rica D) Ciliado m�vil C)-D) Ciliados fijos E) Naegleria aqualitis

Fuente: Carvajal Ald�s (2019)

 

Conclusiones

Al comparar los par�metros f�sico-qu�micos e hidr�ulicos actuales de la PTAR con los par�metros de dise�o originales, se detect� un aumento en el caudal y en los niveles de carga org�nica y nitrogenada, lo que explica en gran medida la reducida eficacia de remoci�n de compuestos nitrogenados.

Los par�metros f�sico-qu�micos que participan en el proceso de desnitrificaci�n de aguas residuales, los resultados mostraron que los par�metros de OD, temperatura y MLSSV no estaban dentro del l�mite establecido como referencia. La concentraci�n de OD se identific� como el factor que limitaba el desarrollo de nitrificaci�n y desnitrificaci�n, por lo que se increment� desde 1.7 mg/L hasta 4.7 mg/L, lo que se tradujo en una mejora de la remoci�n de N-NH3 en la balsa de aireaci�n y en el efluente de descarga. No obstante, este aumento no tuvo ning�n impacto en el reactor an�xico, ya que las concentraciones de OD se mantuvieron entre 0.2-0.3 mg/L, que son consideradas adecuadas para la desnitrificaci�n.

Finalmente se concluye, que mediante la observaci�n microsc�pica cualitativa de la poblaci�n microbiana en el efluente se lograron diferenciar organismos responsables de la eliminaci�n de materia org�nica, lo cual es indicador de un fango estable. Se encontr� una presencia m�nima de un protozoario, el cual indica si el proceso de nitrificaci�n/desnitrificaci�n est� ocurriendo en el reactor. Al aumentar las concentraciones de OD se pudo notar un mayor n�mero de filamentos y densidad en el fl�culo formado, lo que seg�n bibliograf�a se considera como un aumento en el rendimiento del proceso de depuraci�n.

 

Referencias

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2.     Chhetri, R. K., Karvelas, S., Sanchez, D. F., Droumpali, A., Kokkoli, A., & Andersen, H. R. (2022). A modified nitrification inhibition test for high-salinity wastewater. Chemical Engineering Journal, 429, 132460. https://doi.org/10.1016/J.CEJ.2021.132460

3.     Cruz M�ndez, A. (2021). Producci�n de biohidr�geno a partir de una codigesti�n anaerobia utilizando agua residual de la industria alimenticia en un reactor continuo empleando consorcios microbianos mixtos. Universidad Aut�noma de Nuevo Le�n.

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